[发明专利]一种与镰刀菌毒素及有毒醛类脱毒相关基因AKR18A1及其应用

说明书

本发明公开了一种与镰刀菌毒素及有毒醛类化合物脱毒相关基因AKR18A1及其应用，所述基因AKR18A1的序列为SEQ ID NO.1所示，编码的氨基酸包含醛酮还原酶的保守的特征结构元件，氨基酸序列为SEQ ID NO.2所示。通过原核表达基因AKR18A1获得纯化的蛋白，体外实验证实该纯化的蛋白可以氧化脱氧雪腐镰刀菌烯醇，形成3‑酮基‑脱氧雪腐镰刀菌烯醇；同时，该蛋白还可作用于玉米赤霉烯酮及其衍生物α‑玉米赤霉烯醇和β‑玉米赤霉烯醇，并能有效降解有毒醛类化合物乙二醛和甲基乙二醛。

技术领域

本发明属于真菌毒素及有毒醛类化合物脱毒领域，具体涉及一种分离、克隆的AKR18A1基因，该基因编码的蛋白质被证实能够作用于脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol，DON)，将其氧化形成3-酮基-脱氧雪腐镰刀菌烯醇(3-oxo-DON)，同时可将玉米赤霉烯酮(zearalenone，ZEN)还原产生α-玉米赤霉烯醇(α-zearalenol，α-ZOL)和β-玉米赤霉烯醇(β-zearalenol，β-ZOL)，此外还可以将α-ZOL和β-ZOL氧化形成ZEN。该基因编码的蛋白质还具有降解有毒醛类物质乙二醛和甲基乙二醛的作用，含基因AKR18A1的大肠杆菌对两种醛类物质的耐受性显著提高。

背景技术

脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)是一种广泛分布的真菌毒素，主要由镰刀菌属真菌产生。这些产毒真菌在田间侵染小麦、大麦、玉米等禾谷类作物的小花组织，并定植在发育的籽粒上，因此，这些真菌产生的毒素会直接积累在成熟的谷物中，从而进入下游产品，比如面粉、牛奶、啤酒及动物饲料等(Bai,G.,and Shaner,G.Management and resistance inwheat and barley to Fusarium head blight.2004.Annu Rev Phytopathol 42:135-161.)。DON毒素耐高温，加热不易降解，可在食物链中长期存留，严重危害人畜健康。摄食DON污染的食物会导致人的免疫力低下、贫血、头痛、恶心及腹痛等，动物摄食后可导致拒食、呕吐、生长阻滞及生殖紊乱等(Pestka,J.J.Deoxynivalenol:mechanisms of action,human exposure,and toxicological relevance.2010.Arch Toxicol 84:663-679.)。同时DON作为一种毒力因子，能够促进镰刀菌在小麦穗部的扩散从而加重赤霉病病症(Bai等,Deoxynivalenol-nonproducing fusarium graminearum causes initial infection,butdoes not cause disease spread in wheat spikes.2002.Mycopathologia.153:91-98)。由于我国农业生态环境及耕作制度引起的镰刀菌毒素污染面大，已发生多起人误食受镰刀菌毒素污染面粉而中毒的事件。